JP2010149093A

JP2010149093A - スクリュープレス式脱水機

Info

Publication number: JP2010149093A
Application number: JP2008333061A
Authority: JP
Inventors: Tsuneki Yoshida; 恒樹由田
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5089570B2

Abstract

【課題】少ない動力で確実に脱水ケーキの排出を行う。
【解決手段】外筒スクリーンと、螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置されるスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられる駆動装置と、外筒の上部側でスクリューの軸大径部側の終端側を覆う筒部と、筒部に設けられる出口圧力センサと、筒部に連結する脱水汚泥収納部と、脱水汚泥収納部に設けられるケーキ出口と、スクリューの終端部に設けられ、出口圧力センサの検出値に基づいて作動する出口制御シリンダと、スクリューの終端部に設置され、出口制御シリンダによって脱水ケーキを押圧しながら排出量を調整する出口コーンと、脱水汚泥収納部内に摺動自在に配置され、出口コーンの周囲を回転して脱水ケーキを掻き寄せるケーキ掻き寄せ刃と、スクリューの終端部に連結され、ケーキ掻き寄せ刃を回転させる回転駆動機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水道処理分野及び産業廃水処理分野における汚泥脱水機として用いる縦型のスクリュープレス式脱水機の改良に関する。

特許文献１には、泥土を脱水処理するのに使用する縦型スクリュープレス機が開示されている。この縦型スクリュープレス機は、上端に固形物の排出室を備え、下方から上方に被圧搾物をスクリューにより搬送圧搾し、排出室には上方からバネで付勢されるコーン型の邪魔板と、邪魔板と吐出口との隙間から出てくる被圧搾物を排出室外部に掻き出す複数のブレードを有する回転体が設けてある。

特許文献２には、縦型に配置されたスクリューを備え、上端に固形物の排出室を備え、下方から上方に被圧搾物をスクリューにより搬送圧搾する生ゴミ粉砕処理装置が開示されている。この生ゴミ粉砕処理装置は、上部排出室に受圧板の回転中心から放射方向に延びる羽根板が突設され、スクリュー回転と同速一体に上部ケーキを掻き寄せるように構成されている。
特開２００８−３６７０３号公報特開平１１−３３７８９号公報

しかしながら、特許文献１の縦型スクリュープレス機では、スクリューを回転駆動するモータとブレードを回転駆動するモータとが、縦型スクリュープレス機の上部にそれぞれ設けてあるため、装置が複雑となるばかりか、その運転制御を煩雑にしている。
しかも、２つのモータを縦型スクリュープレス機の上部にそれぞれ突出して設けているため、モータの設置場所を確保する必要があり、実用性に欠ける。

また、特許文献２の生ゴミ粉砕処理装置では、羽根板によって含水生ゴミを従来の生ゴミ粉砕処理装置よりも効率的に排出できるものの、羽根板を設けた受圧板をスクリュー軸に取り付けているため、回転スクリューの作用によって導入空間からスクリーン内部を通って上方へ搬送される含水生ゴミを押出口の開口面積に見合う圧縮度合いで圧縮する際に、受圧板によって含水生ゴミを押圧する力が大きすぎると、含水生ゴミの排出に支障を来す虞がある。また、含水生ゴミの圧縮度合いの調整は、バネ体で付勢されたねじ軸を手動で回動調整しておこなうため、その調整が煩わしく、また使用者によってバラ付く虞があった。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、少ない動力で確実に脱水ケーキの排出を行うことができるスクリュープレス式脱水機を提供することにある。

請求項１記載のスクリュープレス式脱水機は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、外筒スクリーン内に回転自在に配置され、スクリュー羽根の外周端面が外筒スクリーンに略接するスクリューと、スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、外筒スクリーンの外周に設けられ、外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、スクリューの軸小径部側に設けられ、スクリューを回転駆動する駆動装置と、外筒の上部側に設けられ、スクリューの軸大径部側の終端側を覆う筒部と、筒部に設けられる出口圧力センサと、筒部に連結する脱水汚泥収納部と、脱水汚泥収納部に設けられるケーキ出口と、スクリューの終端部に設けられ、出口圧力センサの検出値に基づいて作動する出口制御シリンダと、スクリューの終端部に設置され、出口制御シリンダによって筒部から脱水汚泥収納部内に排出される脱水ケーキを押圧しながら排出量を調整する出口コーンと、脱水汚泥収納部内に摺動自在に配置され、出口コーンの周囲を回転して脱水ケーキを掻き寄せるケーキ掻き寄せ刃と、スクリューの終端部に連結され、スクリューの回転力をケーキ掻き寄せ刃に伝達する回転伝達機構とを備えることを特徴とする。

請求項２記載のスクリュープレス式脱水機は、請求項１記載のスクリュープレス式脱水機において、出口制御シリンダ及び出口コーンは、スクリューの終端部に設けた軸を同軸に取り囲み上下に摺動可能に位置し、回転伝達機構は、スクリューの終端部に設けた軸に取り付けられる平歯車と、一端部に軸に取り付けられる平歯車と噛合する平歯車軸に取り付けるとともに他端部に平歯車を取り付ける回転伝達軸と、脱水汚泥収納部の周囲に設けられ、回転伝達軸の他端部に取り付ける平歯車と噛合するラックとを備え、ラックには、ケーキ掻き寄せ刃が螺子止めされることを特徴とする。

請求項３記載のスクリュープレス式脱水機は、請求項１又は２記載のスクリュープレス式脱水機において、出口圧力センサは、出口圧力が一定となるように、混合生汚泥では約２００ＫＰａを設定圧とすることを特徴とする。
請求項４記載のスクリュープレス式脱水機は、請求項１又は２記載のスクリュープレス式脱水機において、出口圧力センサは、出口圧力が一定となるように、消化汚泥では約１００ＫＰａを設定圧とすることを特徴とする。

本発明によれば、少ない動力で確実に脱水ケーキの排出を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１を示す。
本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１は、縦型の円筒形状を為す外筒スクリーン３と、テーパ状の軸７の外周に螺旋状でかつ各羽根の外形が等しいスクリュー羽根９を設け、外筒スクリーン３内に軸小径部７ａを下部にして回転自在に配置されるテーパ状のスクリュー５と、スクリュー５の軸小径部７ａ側に設けられるスラッジ供給口１３と、スクリュー５の軸大径部７ｂ側に設けられるケーキ出口１５と、外筒スクリーン３の外周に設けられ、外筒スクリーン３から搾り出るろ液を受ける外筒１７と、スクリュー５を回転駆動する駆動装置１９と、スラッジ供給口１３に連絡し、スラッジを圧送するポンプ(図示せず）とを備えている。

外筒スクリーン３は、例えば、ＳＵＳ３０４製の金網やパンチングプレートを用いる。そして、ろ過穴は、例えば、後述する濃縮ゾーンの穴径が１．０〜１．５ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径が０．７〜１．０ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径が０．５〜０．６ｍｍとされている。本実施形態では、濃縮ゾーンの穴径１．２ｍｍ、ろ過ゾーンの穴径０．８ｍｍ、圧搾ゾーンの穴径０．５ｍｍとした。なお、外筒スクリーン３の長さ及び口径は、任意であるが、本実施形態では、外筒スクリーン３の長さを６６０ｍｍ、外筒スクリーン３の口径を２００ｍｍとした。

スクリュー５は、例えば、ＳＵＳ３０４材で構成されている。スクリュー５の軸７は、外筒スクリーン３との間で形成されるろ室１１が、脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって太くなるテーパ状にしてある。
そして、スクリュー羽根９のピッチは、軸７と同様に、ろ室１１が脱水ケーキ排出側に向かって容積を連続的に小さくするように、汚泥投入側から脱水ケーキ排出側に向かって小さくなるように設定されている。このスクリュー羽根９のピッチは、公知のように、ケーキ排出口に向かうほど小さくしてある。

外筒スクリーン３とスクリュー５と外筒１７とは、スラッジ供給口１３に連絡する受け部２５を介して水密機構を用いて架台２３上に立設されている。受け部２５は背の低い円筒状を為し、その上辺は外筒１７の下面となっており、外筒スクリーン３は受け部２５の上辺を同軸小径円で開口した孔内面に水密シールを介することで、外筒１７へ受け部２５内の汚泥がショートパスするのを防ぐ。スクリュー５は軸７の下端を受け部２５の下辺に同軸小径円で開口した孔に水密シールを介して貫通し、その下部に軸小径部７ａの下端部を備えている。スクリュー５の軸７の外側とスクリュー羽根９との間の空間は受け部２５に連絡している。

スクリュー５には、スクリュー５の軸小径部７ａの下端部から受け部２５を貫通して架台２３内に突出する軸２７が取り付けられて図示しない軸受けにより支持されて回転自在になっている。駆動装置１９は、架台２３上に設置された駆動モータ１９ａと、スクリュー５の軸２７に設けたスプロケット３３と、駆動モータ１９ａの駆動軸３７に設けたスプロケット３９と、スプロケット３３，３９に張り渡されたチェーン３５とで構成されている。外筒スクリーン３の下端部には、外筒スクリーン３を受け止める金具２９に連結し、スクリュー５の軸２７の外側に同軸上に配置される中空状軸３１が取り付けられている。中空状軸３１の下端近傍には、スプロケット４１が取り付けられ、架台２３上に設置された外筒スクリーン３の駆動装置４３の駆動軸４５に設けたスプロケット４７にチェーン４９を介して連結されている。

外筒１７下方には、ろ液を排出するための排出口２１が設けられている。また、外筒１７には、脱水運転と脱水運転との間の運転停止時に外筒スクリーン３の逆洗を行うための水噴霧ノズル５１が上下に亘り複数設置されている。外筒スクリーン３の逆洗は、運転停止時に圧力水による洗浄スプレーで外筒スクリーン３を洗浄するが、このときに外筒スクリーン３を駆動装置４３により回転駆動して、外筒スクリーン３の外面全体を洗浄する。
外筒１７の上部側には、図１、図２、図５に示すように、スクリュー５の軸大径部側７ｂの終端側を覆う筒部５３が設けられている。この筒部５３には、出口圧力センサ５５が設けられている。

また、筒部５３の上部には、図１〜図３に示すように、出口コーン５７が設置されている。出口コーン５７は、スクリュー５の終端部側から上方に向かって拡大するようにコーン部５７ａを形成している。そして、出口コーン５７は、図２、図３に示すように、スクリュー５の終端部の外周部を覆い、スクリュー５の終端部側の軸７に設けられた軸５９の根本部を覆うようにして設置されている。また、出口コーン５７は、スクリュー５の終端部側の軸７に設けられた軸５９を貫通する中央内筒５７ｂを有し、軸５９を摺動回転自在に取り囲み、自身も上下移動可能に位置する出口制御シリンダ６１によって筒部５３から排出される脱水ケーキをコーン部５７ａで押圧しながら排出量を調整するように構成されている。

出口制御シリンダ６１は、スクリュー５の終端部側の軸７に設けられた軸５９を挿通させる内筒６１ｄと、内筒６１ｄを取り囲む外筒６１ｅと、内筒６１ｄ及び外筒６１ｅの上下端部を閉鎖する閉鎖部材６１ｆ，６１ｇと、内筒６１ｄ、外筒６１ｅ及び閉鎖部材６１ｆ，６１ｇによって閉鎖された空間内に配置されるドーナツ形をしたピストン６１ａとで構成されている。そして、内筒６１ｄ内にスクリュー５の終端部側の軸７に設けられた軸５９を挿通させて出口コーン５７の上面部５７ｃに閉鎖部材６１ｇを載置して螺子止めされている。また、出口制御シリンダ６１は、ピストン６１ａの上下のシリンダ室６１ｂ，６１ｃに、圧縮空気配管６３ａ，６３ｂを取り付け、これら圧縮空気配管６３ａ，６３ｂを介して圧縮空気供給源(図示せず)に連絡している。これにより、ピストン６１ａが後述する板部材８３に固定され上下動不可能に位置することから、シリンダ室６１ｃに圧縮空気が多く供給されると、出口制御シリンダ６１に螺子止め固着された出口コーン５７が押し下げられ、シリンダ室６１ｂに圧縮空気が多く供給されると、逆に出口コーン５７が持ち上げられることとなる。

出口コーン５７の周囲には、筒部５３に連結する脱水汚泥収納部６５が形成され、ケーキ掻き寄せ刃６７が回転自在に配置されている。ケーキ掻き寄せ刃６７は、上部に脱水汚泥収納部６５の周囲内面に同軸に回転可能かつ上下移動を拘束されて滑り支持されたラック７１と間接的に固定されているので、ラック７１と噛合する平歯車７３を設けた軸７５を取り付け、この軸７５に平歯車７７を設け、この平歯車７７を、スクリュー５の終端部に連結する軸５９に設けた平歯車６９と噛合させることによって、スクリュー５の回転と同期しかつ変速して、ケーキ掻き寄せ刃６７は脱水汚泥収納部６５内を回転することができる。

脱水汚泥収納部６５は、筒部５３の上部に取り付けられる円板形状の座板部６５ａと、筒部５３より大径の円筒形状の筒状部６５ｂとで構成されている。脱水汚泥収納部６５には、筒状部６５ｂの一側から座板部６５ａに亘って切り欠き部６５ｃが形成され、その切り欠き部６５ｃにケーキ出口１５が設けられている。また、筒状部６５ｂには、ケーキ出口１５と対向する位置に点検口７８が設けられている。
ケーキ掻き寄せ刃６７は、スクリューの終端部側の軸７に連結される軸５９からの回転力を伝達する回転伝達機構８０によって回転される。

回転伝達機構８０は、スクリュー５の終端部側の軸７に設けた軸５９の上端部に取り付けられる平歯車６９と、一端部に平歯車６９と噛合する平歯車軸７７に取り付けるとともに他端部に平歯車７３を取り付ける回転伝達軸７５と、脱水汚泥収納部６５の周囲にラックガイドリング８１及びウェアストリップ８２を介して回転自在及び上下を拘束滑り支持されて設けられ、回転伝達軸７５の他端部に取り付ける平歯車７３と噛合するラック７１とを有する。

ラック７１には、ケーキ掻き寄せ刃６７を取り付けるための取付体７２が螺子止めされている。取付体７２にケーキ掻き寄せ刃６７が螺子止めされる。
軸５９及び回転伝達軸７５は、それぞれ軸受けを介して脱水汚泥収納部６５の上部を覆う板部材８３に固定されている。

本実施形態に係るスクリュープレス式脱水機１においては、図１に示すように、スクリュー５の軸小径部７ａから軸大径部７ｂに向かって濃縮ゾーン(水分９８〜９５％）、ろ過ゾーン（９５〜８８％）、圧搾ゾーン（８８〜７５％）を構成するように、ろ室１１を形成している。

次に、本実施形態に係る縦型のスクリュープレス式脱水機１の作用を説明する。
凝集剤を加えてフロック化した例えば２〜３ｍｍの固形物からなる凝集汚泥を、ポンプ(図示せず）から例えば３０〜５０Ｐｓの圧力でスラッジ供給口１３から外筒スクリーン３内に導入し、超低速回転（０．０８〜１ｒｐｍ）のスクリュー５により濃縮ゾーン内をスクリュー羽根９によって外筒スクリーン３との間に形成されるろ室１１内で脱水させながら搬送する。

濃縮ゾーンの入口汚泥含水率は、９８％〜９５％（逆に言うと、固形物濃度２％〜５％（重量比））であり、スクリュープレス式脱水機１に導入された汚泥は、圧力の高いろ室１１から外筒スクリーン３の外側の圧力の低い外筒１７と外筒スクリーン３との間の空間へ流れる流れに乗って外筒スクリーン３の内面に付着堆積するとともに、スクリュー羽根９で掻き取るので、スクリュー５の進行方向上流側の刃面にも付着し、後段のろ過ゾーンへ搬送される。スクリュー羽根９が通過して直ぐは外筒スクリーン３が剥き出しとなり、羽根ピッチ間のろ室１１にある水が一気に外筒１７との間に形成されるろ過室７９に流れる。

そして、脱水された汚泥は、圧搾ゾーンから出口コーン６１による押圧力を受けながら脱水汚泥収納部６５内に流入し、回転式ケーキスクレーパ６７によってケーキ出口１５から排出される。
この際、汚泥脱水する場合の、出口圧力センサ５５の動作設定値とその値によるコーン動作との関係は、次のように設定されている。出口圧力一定制御を行うために、下水処理における混合生汚泥では約２００ＫＰａの出口圧力センサ５５の位置での設定圧、下水処理における消化汚泥では約１００ＫＰａの出口圧力センサ５５の位置での設定圧として、出口圧力センサ５５位置圧力を保持するように出口コーン５７を出口制御シリンダ６１を介して動作させ、脱水汚泥の含水率を一定となるように動作させる。

以上のように、本実施形態によれば、脱水ケーキを出口圧力センサ５５の動作設定値に基づいて出口コーン５７から脱水汚泥収納部６５内に導き、スクリュー５の回転力によって回転されるケーキ掻き寄せ刃６７によってケーキ出口１５へ掻き寄せながら排出することができる。

この脱水ケーキのケーキ掻き寄せ刃６７による掻き寄せは、スクリュー５の終端部側の軸７に設けた歯車列（６９，７７，７３，７１）の伝達によって構成される回転伝達機構８０によって行われるため、スクリュー５の回転トルクを確実にケーキ掻き寄せ刃６７へ伝達することができ、粘稠な脱水ケーキを脱水汚泥収納部６５内壁に沿って掻き寄せるだけのトルクを与えることが可能となる。
従って、従来の装置のように、スクリューの回転と脱水ケーキの排出とに別々のモータを用いることが無くなり、大きな装置の付加や、電気制御の追加を必要としない。

しかも、ケーキ掻き寄せ刃６７は、脱水汚泥収納部６５の座板部６５ａとこれに連なる筒状部６５ｂの壁面部に見合った形状をしているため、座板部６５ａ及び筒状部６５ｂの壁面部に沿って回転し、出口コーン６１から脱水汚泥収納部６５に押し出された脱水ケーキを脱水汚泥収納部６５内に堆積させることなく確実に排出することができる。
また、出口コーン５７は、出口圧力センサ５５の動作設定値に基づいて脱水ケーキに所定の圧力を掛けることができるので、処理される汚泥に応じて確実な処理が可能となる。

本発明の一実施形態に係るスクリュープレス式脱水機を示す構成図である。図１の一部の構成を省略して示す要部の拡大図である。図１の一部の構成を省略して示す要部の拡大図である。図１の一部の構成を省略して示す要部の平面図である。図１の一部の構成を省略して示す要部の断面図である。

符号の説明

１縦型のスクリュープレス式脱水機
３外筒スクリーン
５スクリュー
７軸
７ａスクリュー５の軸小径部
７ｂスクリュー５の軸大径部
９スクリュー羽根
１１ろ室
１３スラッジ供給口
１５ケーキ出口
１７外筒
１９駆動装置
５３筒部
５５出口圧力センサ
５７出口コーン
５９軸
６１出口制御シリンダ
６５脱水汚泥収納部
６７ケーキ掻き寄せ刃
６９、７３、７７平歯車
７１ラック
７５軸
８０回転伝達機構

Claims

縦型の円筒形状を為す外筒スクリーンと、
テーパ状の軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根を設け、前記外筒スクリーン内に回転自在に配置され、前記スクリュー羽根の外周端面が前記外筒スクリーンに略接するスクリューと、
前記スクリューの軸小径部側に設けられるスラッジ供給口と、
前記外筒スクリーンの外周に設けられ、前記外筒スクリーンから搾り出るろ液を受ける外筒と、
前記スクリューの軸小径部側に設けられ、前記スクリューを回転駆動する駆動装置と、
前記外筒の上部側に設けられ、前記スクリューの軸大径部側の終端側を覆う筒部と、
前記筒部に設けられる出口圧力センサと、
前記筒部に連結する脱水汚泥収納部と、
前記脱水汚泥収納部に設けられるケーキ出口と、
前記スクリューの終端部に設けられ、前記出口圧力センサの検出値に基づいて作動する出口制御シリンダと、
前記スクリューの終端部に設置され、前記出口制御シリンダによって前記筒部から前記脱水汚泥収納部内に排出される脱水ケーキを押圧しながら排出量を調整する出口コーンと、
前記脱水汚泥収納部内に摺動自在に配置され、前記出口コーンの周囲を回転して脱水ケーキを掻き寄せるケーキ掻き寄せ刃と、
前記スクリューの終端部に連結され、前記スクリューの回転力を前記ケーキ掻き寄せ刃に伝達する回転伝達機構と
を備えることを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
請求項１記載のスクリュープレス式脱水機において、
前記出口制御シリンダ及び前記出口コーンは、前記スクリューの終端部に設けた軸を同軸に取り囲み上下に摺動可能に位置し、
前記回転伝達機構は、
前記スクリューの終端部に設けた軸に取り付けられる平歯車と、
一端部に前記軸に取り付けられる平歯車と噛合する平歯車軸に取り付けるとともに他端部に平歯車を取り付ける回転伝達軸と、
前記脱水汚泥収納部の周囲に設けられ、前記回転伝達軸の他端部に取り付ける平歯車と噛合するラックと
を備え、
前記ラックには、前記ケーキ掻き寄せ刃が螺子止めされる
ことを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
請求項１又は２記載のスクリュープレス式脱水機において、
前記出口圧力センサは、出口圧力が一定となるように、混合生汚泥では約２００ＫＰａを設定圧とする
ことを特徴とするスクリュープレス式脱水機。
請求項１又は２記載のスクリュープレス式脱水機において、
前記出口圧力センサは、出口圧力が一定となるように、消化汚泥では約１００ＫＰａを設定圧とする
ことを特徴とするスクリュープレス式脱水機。